碳原子第二层4个电子,根据能量最低原理与洪特规则,其中两个在2s轨道上,自旋相反；另外两个分占2个2p轨道,自旋平行.
1、乙烷中的碳原子是sp3杂化.首先,碳原子的一个2s电子被激发到空的2p轨道上；接着,碳原子的一个2s轨道与三个2p轨道,杂化生成4个sp3杂化轨道.这4个sp3杂化轨道在空间指向正四面体的四个顶点,其中三个分别与三个氢原子的1s轨道生成σ键,第4个sp3杂化轨道与旁边碳原子的一个sp3杂化轨道生成σ键,这个碳碳σ键就是书烷分子的碳碳单键.
2、乙烯中的碳原子是sp2杂化.首先,碳原子的一个2s电子被激发到空的2p轨道上；接着,碳原子的一个2s轨道与两个2p轨道,杂化生成3个sp2杂化轨道.这3个sp2杂化轨道在空间指向平面正三角形的三个顶点,其中两个分别与两个氢原子的1s轨道生成σ键,第3个sp2杂化轨道与旁边碳原子的一个sp2杂化轨道生成σ键.未参与杂化的带一个电子的一个p轨道的方向与平面正三角形垂直,两个碳原子的两个p轨道侧面重叠生成一个π键.乙烯的碳碳双键,一个是σ键,一个是π键.
3、乙炔中的碳原子是sp杂化.首先,碳原子的一个2s电子被激发到空的2p轨道上；接着,碳原子的一个2s轨道与一个2p轨道,杂化生成2个sp杂化轨道.这两个sp杂化轨道在空间是直线型分布,其中一个与一个氢原子的1s轨道生成σ键,第二个sp杂化轨道与旁边碳原子的一个sp杂化轨道生成σ键.未参与杂化的各带一个电子的两个p轨道的方向与直线垂直,这两个p轨道也相互垂直.两个碳原子各出两个p轨道,分别侧面重叠生成两个π键.乙炔的碳碳三键,一个是σ键,两个是π键.